Переменный однофазный ток. Системы электроснабжения объектов
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
Понятие о переменном однофазном токе. Основные характеристики цепи переменного тока. Понятия: фаза, сдвиг фаз, коэффициент мощности
Основные понятия о синусоидальном переменном токе
Переменный ток широко применяется в различных областях электротехники. Электрическая энергия почти во всех случаях производится, распределяется и потребляется в виде энергии переменного тока. Это объясняется тем, что переменный ток легко трансформировать - преобразовывать переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения и обратно.
Для того чтобы в замкнутой цепи мог возникнуть переменный ток, в ней должна действовать переменная ЭДС. Цепи переменного тока получают питание от источников, которыми в промышленных установках служат генераторы переменного тока.
Рассмотрим процесс индуктирования ЭДС при вращении витка в однородном магнитном поле, когда ось вращения перпендикулярна магнитным линиям. При этом вдоль проводников возбуждается электрическое поле, обусловливающее возникновение ЭДС. Предположим, что виток вращается по часовой стрелке. ЭДС витка будет изменяться в зависимости от положения витка в магнитном поле.
При вращении проводника индуктированные ЭДС будут изменяться по значению и направлению. После поворота витка на угол 180 от исходного положения направление ЭДС изменяется на обратное.
По закону электромагнитной индукции значение ЭДС, индуктированной в витке,
e=2Blv sin ?,
переменный ток электроснабжение трансформаторный фаза
где В - магнитная индукция однородного магнитного поля, Тл;
l-длина активной части витка, м;
v - окружная скорость витка, м/с;
? - угол между направлением магнитных линий и вектором скорости v.
Будем отсчитывать угол ? от положения витка, когда его плоскость перпендикулярна магнитным линиям и проводник I находится слева.
При равномерном вращении витка с угловой частотой ? угол поворота
? = ?t. Обозначив
Ет = 2Blv,
получим
е = Ет sin ?t
Переменный угол ? = ?t называется фазой ЭДС. Текущие значения е, соответствующие различным моментам времени, называются мгновенными значениями ЭДС. Значение Еm является наибольшим значением ЭДС и называется амплитудным значением или амплитудой ЭДС.
Фазами ЭДС и тока являются аргументы синуса ?t +?e и ?t +?i (i - переменный ток, t - период времени). Величины ?e и ?i, определяющие значения ЭДС и тока в начальный момент времени (t = 0), называются начальными фазами ЭДС и тока. Разность фаз ЭДС и тока одинаковой частоты обозначается ? и называется сдвигом по фазе между ЭДС и током:
Если ЭДС и ток имеют одинаковые начальные фазы, то говорят, что они совпадают по фазе. При ? = 180 ток и ЭДС находятся в противофазе. Аналогично этому можно говорить о сдвиге по фазе между двумя ЭДС или двумя токами одинаковой частоты.
Электрические генераторы, трансформаторы и электрические сети рассчитываются на определенные напряжение и ток. Поэтому, например, при cos ? = 0,5 и полной загрузке током генераторов, трансформаторов и сетей мощность, передаваемая потребителям, будет составлять всего 50% от мощности, которая могла бы быть передана при cos ? = 1. Будет иметь место плохое использование установленной мощности генераторов и трансформаторов, а также электрических сетей. Поэтому cos ?, характеризующий использование установленной мощности, часто называют коэффициентом мощности.
Распределение электроэнергии. Основные схемы электроснабжения объектов. Трансформаторные потребительские подстанции
Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитываются степень надежности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.
Основные принципы построения схем объектов:
максимальное приближение источников высокого напряжения 35… 220 кВ к электроустановкам потребителей с подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;
резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы электроснабжения. Для этого линии, трансформаторы и коммутационные устройства должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме после отключения поврежденных участков принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок;
секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей первой и второй категории установка на них устройств АВР.
Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и ПГВ, если распределение производится при напряжении 110…220 кВ, или между ГПП и РП напряжением 6… 10 кВ, если распределение происходит на напряжении 6… 10 кВ.
Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП (или РУ вторичного напряжения ПГВ) и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).
На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии - между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоковольтными электроприемниками).
Эл